Android 相机开发，音视频入门教程全解
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如果你有学Android 音视频，相机开发的想法，那么这篇文章可以作为一篇不错的参考文章。当然本文为付费文章，收费5元，如果对你有用，文末赞赏缴费即可。如果没有学习音视频，相机的欲望，赶快走，赶快走，不要有一丝停留，因为这篇文章确实枯燥无味且毫无快感可言。
请考虑3s赶快决定去留。
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2
1
我再扯两句：
这篇是在学习相机音视频开发的时候写的一篇总结。由于涉及的知识点比较多，所以其中部分知识点仅起引导作用。当然，微信有很多链接不能链接，如果要点击链接的话请到原文：https://gitbook.cn/new/gitchat/activity/5aeb03e3af08a333483d71c1 去查看：
ok,枯燥无味正式开始：
昨天发Chat之前还仔细看了时间计划表，时间是5.24提交文章，时间在计划之内，所以才提交的。结果很快通过审核。意料之外的是今天上午11:20就提示我预订人数已经达标了。感谢大家对我的认可，非常感谢。结果我点进去一看，文章提交时间到居然提前到5.18了提交了，人数达标提前一周完成，所以文章提前了一周提交(有点小情绪，平台没有提前告诉我这个，不过工作人员的解答还是缓和了我的暴脾气，好评)。最后到我这压力就大了。因为这篇文章计划写的内容覆盖面是很广泛的，涵盖相机开发的大部分知识，而且我对自己写作要求：内容尽量精炼，不能泛泛而谈。所以时间上来说很紧凑了。当然，如果文章各方面大家有看不顺眼的地方，希望大家帮忙指出批评，一定虚心接受，积极改正。如果今后有机会见面，请你喝茶。项目地址AndroidCamera
Android 相机 camera
1. 从打开一个摄像头说起
当然，这个对大部分人来说都是没什么问题的，但是该篇文章还得照顾大部分初次接触Camera开发的小伙伴，所以请容许我在此多啰嗦一下，如果你有接触过Camera的开发，此部分可以跳过，直接看下一部分。
a. 使用Camera的步骤：
说下Camera的操作步骤，后面给出实例，请结合代码理解分析:
- 获取一个Camera实例，通过open方法，Camera.open(0),0是后置摄像头，1表示前置摄像头。
- 设置Camera的参数，比如聚焦，是否开闪光灯，预览高宽，修改Camera的默认参数：mCamera.getParameters()
通过初始化SurfaceHolder去setPreviewDisplay(SurfaceHolder),没有surface,Camera不能开始预览。 - 调用startPreview方法开始更新预览到surface,在拍照之前，startPreview必须调用，预览必须开启。
- 当你想开始拍照时，使用takePicture(Camera.ShutterCallback, Camera.PictureCallback, Camera.PictureCallback, Camera.PictureCallback), 等待回调提供真实的图像数据
当拍完一张照片时，预览（preview）将会停止，当你想要拍更多的照片时，须要再一次调用startPreview方法 - 当调用stopPreview方法时，将停止更新预览的surface
- 当调用release方法时，将马上释放camera
b.使用SurfaceView预览显示Camera数据
如果你初次开发相机，请按照上面的步骤观看下面代码，如果你已经知道了，请直接过滤掉此基础部分。如果想了解更多预览方式，你可以看我的另一篇文章通过SurfaceView，TextureView，GlSurfaceView显示相机预览。
public class CameraSurfaceViewShowActivity extends AppCompatActivity implements SurfaceHolder.Callback {
@BindView(R.id.mSurface)
SurfaceView mSurfaceView;
public SurfaceHolder mHolder;
private Camera mCamera;
private Camera.Parameters mParameters;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_base_camera);
ButterKnife.bind(this);
mHolder = mSurfaceView.getHolder();
mHolder.addCallback(this);
mHolder.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);
}
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
try {
// Open the Camera in preview mode
mCamera = Camera.open(0);
mCamera.setDisplayOrientation(90);
mCamera.setPreviewDisplay(holder);
mCamera.startPreview();
} catch (IOException e) {
}
}
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
mCamera.autoFocus(new Camera.AutoFocusCallback() {
@Override
public void onAutoFocus(boolean success, Camera camera) {
if (success) {
mParameters = mCamera.getParameters();
mParameters.setPictureFormat(PixelFormat.JPEG); //图片输出格式
// mParameters.setFlashMode(Camera.Parameters.FLASH_MODE_TORCH);//预览持续发光
mParameters.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);//持续对焦模式
mCamera.setParameters(mParameters);
mCamera.startPreview();
mCamera.cancelAutoFocus();
}
}
});
}
@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
if (mCamera != null) {
mCamera.stopPreview();
mCamera.release();
mCamera = null;
}
}
@OnClick(R.id.btn_change)
public void onViewClicked() {
// PropertyValuesHolder valuesHolder2 = PropertyValuesHolder.ofFloat("rotationX", 0.0f, 360.0f, 0.0F);
PropertyValuesHolder valuesHolder = PropertyValuesHolder.ofFloat("rotationY", 0.0f, 360.0f, 0.0F);
PropertyValuesHolder valuesHolder1 = PropertyValuesHolder.ofFloat("scaleX", 1.0f, 0.5f,1.0f);
PropertyValuesHolder valuesHolder3 = PropertyValuesHolder.ofFloat("scaleY", 1.0f, 0.5f,1.0f);
ObjectAnimator objectAnimator = ObjectAnimator.ofPropertyValuesHolder(mSurfaceView, valuesHolder,valuesHolder1,valuesHolder3);
objectAnimator.setDuration(5000).start();
}
}
c. 效果展示
当然，为了使效果好看一点点，我添加了一丢丢效果，效果如下：
这里写图片描述
好了，到这里为止，我们的简单Camera预览结束。
2. 使用OpenGl ES预览相机数据
OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是OpenGl的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计。（我不会偷偷告诉你我是百度滴）
image
关于OpenGl ES如何绘制一个简单基本图形，下面会做一个简单的讲解，如果你想对OpenGL ES有更深层次的了解，可以看下我写的关于一篇OpenGL绘制简单三角形的文章Android openGl开发详解(一)——简单图形的基本绘制，
1. 使用OpenGl ES绘制相机数据必备的基本知识
1. 关于OpenGl ES渲染流程了解下：
首先我们必须明确我们要做的是将相机数据显示到设备屏幕上，所有的操作都是为此目的服务的。所以我们必须要了解OpenGl ES是如何进行渲染的。(如果下面提到的术语你没有概念，或者模棱两可，请看再看一遍Android openGl开发详解(一)——简单图形的基本绘制)
下面是基本步骤：
- 布局文件中添加GlSurfaceView,并为其指定渲染器Renderer。
- 设置画布大小，清除画布内容，创建纹理对象，并指定OpenGl ES操作纹理ID。(下面会讲到)
- 加载顶点着色器(vertex shader)和片元着色器(fragment shader)。
- 创建OpenGl ES程序，创建program对象，连接顶点和片元着色器，链接program对象。
- 打开相机，设置预览布局，开启预览，并通过glUseProgram()方法将程序添加到OpenGl ES环境中，获取着色器句柄，通过glVertexAttribPointer()传入绘制数据并启用顶点位置句柄。
- 在onDrawFrame方法中更新缓冲区帧数据并通过glDrawArrays绘制到GlSurfaceView上。
- 操作完成后资源释放，需要注意的是使用GlsurfaceView的时候需要注意onResume()和onPause()的调用。
上面步骤基本可以将Camera的预览数据通过OpenGl ES的方式显示到了GlSurfaceView上。当然，我们先来看下效果图，再给出源码部分。让大家看一下效果(因为时间原因，请原谅我拿了之前的图)
这里写图片描述
这部分源码会在项目中给出，同时在通过SurfaceView，TextureView，GlSurfaceView显示相机预览也有给出，所以，在这里就不贴源码了。
2. 了解下EGL
What?EGL？什么东西？可能很多初学的还不是特别了解EGL是什么？如果你使用过OpenGL ES进行渲染，不知道你有没有想过谁为OpenGl ES提供渲染界面？换个方式问？你们知道OpenGL ES渲染的数据到底去哪了么？(请原谅我问得这么生硬) 当然，到GLSurfaceView,GlSurfaceView为其提供了渲染界面，这还用说!
这里写图片描述
其实OpenGL ES的渲染是在独立线程中，他是通过EGL接口来实现和硬件设备的连接。EGL为OpenGl EG 提供上下文及窗口管理，注意：OpenGl ES所有的命令必须在上下文中进行。所以EGL是OpenGL ES开发必不可少需要了解的知识。但是为什么我们上面的开发中都没有用到EGL呢？这里说明下：因为在Android开发环境中，GlSurfaceView中已经帮我们配置好了EGL了。
当然，EGL的作用及流程图从官方偷来给大家看一波：
这里写图片描述
关于EGL的知识内容很多，不想增加本文篇幅，重新写一篇博客专门介绍EGL，有兴趣点这里Android 自定义相机开发（三) —— 了解下EGL。
3. 了解下OpenGl ES中的纹理
OpenGl 中的纹理可以用来表示图像，照片，视频画面等数据，在视频渲染中，我们只需要处理二维的纹理，每个二维的纹理都由许多小的纹理元素组成，我们可以将其看成小块的数据。我们可以简单将纹理理解成电视墙瓷砖，我们要做一面电视墙，需要由多个小瓷砖磡成，最终成型的才是完美的电视墙。我暂时是这么理解滴。使用纹理，最直接的方式是直接从给一个图像文件加载数据。这里我们得稍微注意下，OpenGl的二维纹理坐标和我们的手机屏幕坐标还是有一定的区别。
这里写图片描述
OpenGl的纹理坐标的原点是在左下角，而计算机的纹理坐标在左上角。尤其是我们在添加贴纸的时候需要注意下y值的转换。这里顺便说下OpenGl ES绘制相机数据的时候纹理坐标的变换问题，下次如果使用OpenGl 处理相机数据遇到镜像或者上下颠倒可以对照下图片上所说的规则：
这里写图片描述
下面我们来讲解下OpenGl纹理使用的步骤：
- 首先我们需要创建一个纹理对象，通过glGenTextures()方法获取到纹理对象ID，接下来我们就可以操作纹理了对象，但是我们需要告诉OpenGl 我们操作的是哪个纹理，所以我们需要通过glBindTexture()告诉OpenGl操作纹理的ID,当纹理绑定之后，我们还需要为这个纹理对象设置一些参数（纹理的过滤方式），当我们需要将纹理对象渲染到物体表面时，我们需要通过纹理对象的纹理过滤器通过glTexParameterf()方法来指明,最后当我们操作当前纹理完成之后，我们可以通过调用一次GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D,0)对纹理进行解绑。
private int createTextureID() {
int[] tex = new int[1];
//第一个参数表示创建几个纹理对象，并将创建好的纹理对象放置到第二个参数中去，第二个参数里面存放的是纹理ID(纹理索引)，第三个偏移值，通常填0即可。
GLES20.glGenTextures(1, tex, 0);
//纹理绑定
GLES20.glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex[0]);
//设置缩小过滤方式为GL_LINEAR（双线性过滤，目前最主要的过滤方式)，当然还有GL_NEAREST(容易出现锯齿效果)和MIP贴图(占用更多内存)
GLES20.glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,
GL10.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL10.GL_LINEAR);
//设置放大过滤为GL_LINEAR，同上
GLES20.glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,
GL10.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL10.GL_LINEAR);
//设置纹理的S方向范围，控制纹理贴纸的范围在（0,1）之内，大于1的设置为1，小于0的设置为0。
GLES20.glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,
GL10.GL_TEXTURE_WRAP_S, GL10.GL_CLAMP_TO_EDGE);
//设置纹理的T方向范围，同上
GLES20.glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,
GL10.GL_TEXTURE_WRAP_T, GL10.GL_CLAMP_TO_EDGE);
//解除纹理绑定
GLES20.glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
return tex[0];
}
这里我们稍微提一下，如果是相机数据处理，我们使用GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES，如果是处理贴纸图片，我们使用GLES20.GL_TEXTURE_2D。因为相机输出的数据类型是YUV420P格式的，使用GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES扩展纹理可以实现自动将YUV420P转RGB，我们就不需要在存储成MP4的时候再进行数据转换了。
- 如果我们要给当前纹理添加PNG素材，我们需要对PNG这种图片压缩格式进行解码操作。最终传递RGBA数据格式数据到OpenGl 中纹理中，当然，OpenGL还提供了三个指定函数来指定纹理glTexImage1D(), glTexImage2D(), glTexImage3D().。我们运用到的主要2D版本，glTexImage2D();
void glTexImage2D( int target,
int level,
int internalformat,
int width,
int height,
int border,
int format,
int type,
java.nio.Buffer pixels);
简单参数说明 ：
target：常数GL_TEXTURE_2D。
level： 表示多级分辨率的纹理图像的级数，若只有一种分辨率，则level设为0。
internalformat：表示用哪些颜色用于调整和混合，通常用GLES20.GL_RGBA。
border:字面意思理解应该是边界，边框的意思，通常写0.
width/height:纹理的宽/高。
format/type :一个是纹理映射格式（通常填写GLES20.GL_RGBA），一个是数据类型（通常填写GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE）。
pixels:纹理图像数据。
当然，Android中最常用是使用方式是直接通过texImage2D()方法可以直接将Bitmap数据作为参数传入,方法如下：
GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, mBitmap, 0);
- 接来下就如上面OpenGl ES渲染流程所提到的，将纹理绘制到屏幕上。
3. 一起了解下使用MediaCodec实现相机录制
上面我们将相机的预览显示讲完了，接下里我们讲如何将录制视频。就目前来说，Android的录制方式就要有下面三中：
- 使用MediaRecord进行录制。（这个不讲解）
- 使用MediaCodec进行录制(我们讲这种) 。
- 使用FFMpeg+x264/openh264。(软编码的方式，后面出专门的文章讲解到这部分)。
1. 什么是MediaCodec?
MediaCodec官方文档地址
MediaCodec是一个多媒体编解码处理类，可用于访问Android底层的多媒体编解码器。例如，编码器/解码器组件。它是Android底层多媒体支持基础架构的一部分（通常与MediaExtractor, MediaSync, MediaMuxer, MediaCrypto, MediaDrm, Image, Surface, 以及AudioTrack一起使用）。请原谅我后面那一段是从官网搬过来的,知道它是用来处理音视频的That's enough.
2. MediaCodec的操作原理？
MediaCodec到底是如何将数据进行处理生成.mp4文件的呢？我们先看下图（在官方图片上进行了部分改动和标记）：
这里写图片描述
既然上面我们提到MediaCodec是一个编码器处理类，从图上看我们可以知道，他就是2的输入的数据进行处理，然后输出到3中去保存。每个编码器都包含一组输入和输出缓存，中间的两条从Codec出发又返回Codec的虚线就代表两组缓存。当编码器启动后，两组缓存便存在。由编码器发送空缓存给输入区（提供数据区），输入区将输入缓存填充满，再返回给编码器进行编码，编码完成之后将数据进行输出，输出之后将缓冲区返回给编码器。
如果你是个吃货你可以这样理解：Codec是榨汁机，在榨汁之前准备两个杯子。一个杯子（输入缓存）用来装苹果一直往榨汁机里面倒，倒完了继续回去装苹果。另一个杯子(输出缓存)用来装榨出来的苹果汁，无论你将果汁放到哪里去（放一个大瓶子里面或者喝掉），杯子空了你就还回来继续接果汁，知道将榨汁机里面的果汁接完为止。
对，就这么简单，八九不离十的样子，反正我也不知道我说得对不对？
这里写图片描述
这里写图片描述
4. MediaCodec的使用步骤：
- 创建MediaFormat，并设置相关属性，MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT(颜色格式)，KEY_BIT_RATE(比特率)，KEY_FRAME_RATE(帧速)，KEY_I_FRAME_INTERVAL(关键帧间隔，0表示要求所有的都是关键帧，负值表示除第一帧外无关键帧)。
温馨提示： 没有设置以上前三个属性你可以能会出现以下错误：
Process: com.aserbao.androidcustomcamera, PID: 18501
android.media.MediaCodec$CodecException: Error 0x80001001
at android.media.MediaCodec.native_configure(Native Method)
at android.media.MediaCodec.configure(MediaCodec.java:1909)
……
- 创建一个MediaCodec的编码器，并配置格式。
- 创建一个MediaMuxer来合成视频。
- 通过dequeueInput/OutputBuffer()获取输入输出缓冲区。
- 通过getInputBuffers获取输入队列，然后通过queueInputBuffer把原始YUV数据送入编码器。
- 通过dequeueOutputBuffer方法获取当前编解码状态，根据不同的状态进行处理。
- 再然后在输出队列端同样通过dequeueOutputBuffer获取输出的h264流。
- 处理完输出数据之后，需要通过releaseOutputBuffer把输出buffer还给系统，重新放到输出队列中。
- 使用MediaMuxer混合。
温馨提示：下面实例是通过直接在mediacodec的输入surface上进行绘制，所以不会有上述输入队列的操作。关于MediaCodec的很多细节，官方已经讲得很详细了，这里不过多阐述。
官方地址：MediaCodec
MediaCodec中文文档
MediaCodec同步缓存处理方式（来自官方实例，还有异步缓存处理及同步数组的处理方式这里不做多讲解，如果有兴趣到官方查看），配合上面的步骤看会理解更多，如果还是不明白建议查看下面实例之后再回头来看步骤和实例：
MediaCodec codec = MediaCodec.createByCodecName(name);
codec.configure(format, …);
MediaFormat outputFormat = codec.getOutputFormat(); // option B
codec.start();
for (;;) {
int inputBufferId = codec.dequeueInputBuffer(timeoutUs);
if (inputBufferId >= 0) {
ByteBuffer inputBuffer = codec.getInputBuffer(…);
// fill inputBuffer with valid data
…
codec.queueInputBuffer(inputBufferId, …);
}
int outputBufferId = codec.dequeueOutputBuffer(…);
if (outputBufferId >= 0) {
ByteBuffer outputBuffer = codec.getOutputBuffer(outputBufferId);
MediaFormat bufferFormat = codec.getOutputFormat(outputBufferId); // option A
// bufferFormat is identical to outputFormat
// outputBuffer is ready to be processed or rendered.
…
codec.releaseOutputBuffer(outputBufferId, …);
} else if (outputBufferId == MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED) {
// Subsequent data will conform to new format.
// Can ignore if using getOutputFormat(outputBufferId)
outputFormat = codec.getOutputFormat(); // option B
}
}
codec.stop();
codec.release();
5. 讲个实例，使用MediaCodec录制一段绘制到Surface上的数据
如果你之前没有使用过MediaCodec录制过视频，这个实例建议你看一下，如果你非常了解了，请跳过。效果图如下：
[图片上传失败...(image-a132c7-1571365256676)]
难得给下代码，当然，项目中会有更多关于MediaCodec的实例，最后会给出：
public class PrimaryMediaCodecActivity extends BaseActivity {
private static final String TAG = "PrimaryMediaCodecActivi";
private static final String MIME_TYPE = "video/avc";
private static final int WIDTH = 1280;
private static final int HEIGHT = 720;
private static final int BIT_RATE = 4000000;
private static final int FRAMES_PER_SECOND = 4;
private static final int IFRAME_INTERVAL = 5;
private static final int NUM_FRAMES = 4 * 100;
private static final int START_RECORDING = 0;
private static final int STOP_RECORDING = 1;
@BindView(R.id.btn_recording)
Button mBtnRecording;
@BindView(R.id.btn_watch)
Button mBtnWatch;
@BindView(R.id.primary_mc_tv)
TextView mPrimaryMcTv;
public MediaCodec.BufferInfo mBufferInfo;
public MediaCodec mEncoder;
@BindView(R.id.primary_vv)
VideoView mPrimaryVv;
private Surface mInputSurface;
public MediaMuxer mMuxer;
private boolean mMuxerStarted;
private int mTrackIndex;
private long mFakePts;
private boolean isRecording;
private int cuurFrame = 0;
private MyHanlder mMyHanlder = new MyHanlder(this);
public File mOutputFile;
@OnClick({R.id.btn_recording, R.id.btn_watch})
public void onViewClicked(View view) {
switch (view.getId()) {
case R.id.btn_recording:
if (mBtnRecording.getText().equals("开始录制")) {
try {
mOutputFile = new File(Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath(), System.currentTimeMillis() + ".mp4");
startRecording(mOutputFile);
mPrimaryMcTv.setText("文件保存路径为：" + mOutputFile.toString());
mBtnRecording.setText("停止录制");
isRecording = true;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
mBtnRecording.setText("出现异常了，请查明原因");
}
} else if (mBtnRecording.getText().equals("停止录制")) {
mBtnRecording.setText("开始录制");
stopRecording();
}
break;
case R.id.btn_watch:
String absolutePath = mOutputFile.getAbsolutePath();
if (!TextUtils.isEmpty(absolutePath)) {
if(mBtnWatch.getText().equals("查看视频")) {
mBtnWatch.setText("删除视频");
mPrimaryVv.setVideoPath(absolutePath);
mPrimaryVv.start();
}else if(mBtnWatch.getText().equals("删除视频")){
if (mOutputFile.exists()){
mOutputFile.delete();
mBtnWatch.setText("查看视频");
}
}
}else{
Toast.makeText(this, "请先录制", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
break;
}
}
private static class MyHanlder extends Handler {
private WeakReference<PrimaryMediaCodecActivity> mPrimaryMediaCodecActivityWeakReference;
public MyHanlder(PrimaryMediaCodecActivity activity) {
mPrimaryMediaCodecActivityWeakReference = new WeakReference<PrimaryMediaCodecActivity>(activity);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
PrimaryMediaCodecActivity activity = mPrimaryMediaCodecActivityWeakReference.get();
if (activity != null) {
switch (msg.what) {
case START_RECORDING:
activity.drainEncoder(false);
activity.generateFrame(activity.cuurFrame);
Log.e(TAG, "handleMessage: " + activity.cuurFrame);
if (activity.cuurFrame < NUM_FRAMES) {
this.sendEmptyMessage(START_RECORDING);
} else {
activity.drainEncoder(true);
activity.mBtnRecording.setText("开始录制");
activity.releaseEncoder();
}
activity.cuurFrame++;
break;
case STOP_RECORDING:
Log.e(TAG, "handleMessage: STOP_RECORDING");
activity.drainEncoder(true);
activity.mBtnRecording.setText("开始录制");
activity.releaseEncoder();
break;
}
}
}
}
@Override
protected int setLayoutId() {
return R.layout.activity_primary_media_codec;
}
private void startRecording(File outputFile) throws IOException {
cuurFrame = 0;
prepareEncoder(outputFile);
mMyHanlder.sendEmptyMessage(START_RECORDING);
}
private void stopRecording() {
mMyHanlder.removeMessages(START_RECORDING);
mMyHanlder.sendEmptyMessage(STOP_RECORDING);
}
/**
* 准备视频编码器，muxer，和一个输入表面。
*/
private void prepareEncoder(File outputFile) throws IOException {
mBufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat(MIME_TYPE, WIDTH, HEIGHT);
//1. 设置一些属性。没有指定其中的一些可能会导致MediaCodec.configure()调用抛出一个无用的异常。
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT,
MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, BIT_RATE);//比特率(比特率越高，音视频质量越高，编码文件越大)
format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, FRAMES_PER_SECOND);//设置帧速
format.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, IFRAME_INTERVAL);//设置关键帧间隔时间
//2.创建一个MediaCodec编码器，并配置格式。获取一个我们可以用于输入的表面，并将其封装到处理EGL工作的类中。
mEncoder = MediaCodec.createEncoderByType(MIME_TYPE);
mEncoder.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
mInputSurface = mEncoder.createInputSurface();
mEncoder.start();
//3. 创建一个MediaMuxer。我们不能在这里添加视频跟踪和开始合成，因为我们的MediaFormat里面没有缓冲数据。
// 只有在编码器开始处理数据后才能从编码器获得这些数据。我们实际上对多路复用音频没有兴趣。我们只是想要
// 将从MediaCodec获得的原始H.264基本流转换为.mp4文件。
mMuxer = new MediaMuxer(outputFile.toString(), MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4);
mMuxerStarted = false;
mTrackIndex = -1;
}
private void drainEncoder(boolean endOfStream) {
final int TIMEOUT_USEC = 10000;
if (endOfStream) {
mEncoder.signalEndOfInputStream();//在输入信号end-of-stream。相当于提交一个空缓冲区。视频编码完结
}
ByteBuffer[] encoderOutputBuffers = mEncoder.getOutputBuffers();
while (true) {
int encoderStatus = mEncoder.dequeueOutputBuffer(mBufferInfo, TIMEOUT_USEC);
if (encoderStatus == MediaCodec.INFO_TRY_AGAIN_LATER) {//没有可以输出的数据使用时
if (!endOfStream) {
break; // out of while
}
} else if (encoderStatus == MediaCodec.INFO_OUTPUT_BUFFERS_CHANGED) {
//输出缓冲区已经更改，客户端必须引用新的
encoderOutputBuffers = mEncoder.getOutputBuffers();
} else if (encoderStatus == MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED) {
//输出格式发生了变化，后续数据将使用新的数据格式。
if (mMuxerStarted) {
throw new RuntimeException("format changed twice");
}
MediaFormat newFormat = mEncoder.getOutputFormat();
mTrackIndex = mMuxer.addTrack(newFormat);
mMuxer.start();
mMuxerStarted = true;
} else if (encoderStatus < 0) {
} else {
ByteBuffer encodedData = encoderOutputBuffers[encoderStatus];
if (encodedData == null) {
throw new RuntimeException("encoderOutputBuffer " + encoderStatus +
" was null");
}
if ((mBufferInfo.flags & MediaCodec.BUFFER_FLAG_CODEC_CONFIG) != 0) {
//当我们得到的时候，编解码器的配置数据被拉出来，并给了muxer。这时候可以忽略。不做处理
mBufferInfo.size = 0;
}
if (mBufferInfo.size != 0) {
if (!mMuxerStarted) {
throw new RuntimeException("muxer hasn't started");
}
//调整ByteBuffer值以匹配BufferInfo。
encodedData.position(mBufferInfo.offset);
encodedData.limit(mBufferInfo.offset + mBufferInfo.size);
mBufferInfo.presentationTimeUs = mFakePts;
mFakePts += 1000000L / FRAMES_PER_SECOND;
mMuxer.writeSampleData(mTrackIndex, encodedData, mBufferInfo);
}
mEncoder.releaseOutputBuffer(encoderStatus, false);
if ((mBufferInfo.flags & MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM) != 0) {
if (!endOfStream) {
Log.e(TAG, "意外结束");
} else {
Log.e(TAG, "正常结束");
}
isRecording = false;
break;
}
}
}
}
private void generateFrame(int frameNum) {
Canvas canvas = mInputSurface.lockCanvas(null);
try {
int width = canvas.getWidth();
int height = canvas.getHeight();
float sliceWidth = width / 8;
Paint paint = new Paint();
for (int i = 0; i < 8; i++) {
int color = 0xff000000;
if ((i & 0x01) != 0) {
color |= 0x00ff0000;
}
if ((i & 0x02) != 0) {
color |= 0x0000ff00;
}
if ((i & 0x04) != 0) {
color |= 0x000000ff;
}
paint.setColor(color);
canvas.drawRect(sliceWidth * i, 0, sliceWidth * (i + 1), height, paint);
}
paint.setColor(0x80808080);
float sliceHeight = height / 8;
int frameMod = frameNum % 8;
canvas.drawRect(0, sliceHeight * frameMod, width, sliceHeight * (frameMod + 1), paint);
paint.setTextSize(50);
paint.setColor(0xffffffff);
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if(i % 2 == 0){
canvas.drawText("aserbao", i * sliceWidth, sliceHeight * (frameMod + 1), paint);
}else{
canvas.drawText("aserbao", i * sliceWidth, sliceHeight * frameMod, paint);
}
}
} finally {
mInputSurface.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
}
private void releaseEncoder() {
if (mEncoder != null) {
mEncoder.stop();
mEncoder.release();
mEncoder = null;
}
if (mInputSurface != null) {
mInputSurface.release();
mInputSurface = null;
}
if (mMuxer != null) {
mMuxer.stop();
mMuxer.release();
mMuxer = null;
}
}
}
4. 了解下音频录制
Android下的音频录制主要分两种：
- AudioRecord(基于字节流录音) （我们主要讲这个）。
- MediaRecorder(基于文件录音) ：
虽然我们这里只讲第一种，在这里还是讲下优缺点：
-
使用AudioRecord录音
优点：可以对语音进行实时处理，比如变音，降噪，增益……，灵活性比较大。
缺点：就是输出的格式是PCM，你录制出来不能用播放器播放，需要用到AudioTrack来处理。 -
使用 MediaRecorder：
优点：高度封装，操作简单，支持编码，压缩，少量的音频格式文件，灵活性差。
缺点：没法对音频进行实时处理。
1. AudioRecord的工作流程
- 创建AudioRecord实例，配置参数，初始化内部的音频缓冲区。
/**
*@param audioSource 音频采集的输入源,常用的值包括：DEFAULT（默认），VOICE_RECOGNITION（用于语音识别，等同于DEFAULT），MIC（由手机麦克风输入）等等，通常我们使用MIC
*@param sampleRateInHz 采样率，注意，目前44100Hz是唯一可以保证兼容所有Android手机的采样率。
*@param channelConfig 这个参数是用来配置“数据位宽”的，可选的值也是以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 ENCODING_PCM_16BIT（16bit），ENCODING_PCM_8BIT（8bit），注意，16BIT是可以保证兼容所有Android手机的。
*@param bufferSizeInBytes 它配置的是 AudioRecord 内部的音频缓冲区的大小，该缓冲区的值不能低于一帧“音频帧”（Frame）的大小，一帧音频帧的大小计算如下：int size = 采样率 x 位宽 x 采样时间（取值2.5ms ~ 120ms） x 通道数.
*/
public AudioRecord(int audioSource, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat,
int bufferSizeInBytes)
上面提到的采样时间这里说一下，每个手机厂商设置的可能都不一样，我们设置的采样时间越短，声音的延时就越小。我们可以通过getMinBufferSize()方法来确定我们需要输入的bufferSizeInBytes值，官方说明是说小于getMinBufferSize()的值就会初始化失败。
- 开始采集音频。
这个比较简单：
AudioRecord.startRecording();//开始采集
AudioRecord.stop();//停止采集
……
AudioRecord.read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes);//读取数据
- 开启线程，将数据保存为pcm文件。
- 停止采集，资源释放。
关于AudioRecord录制的音频的例子就不在这里贴出来了，之后项目中会接入录音变音，降噪，增益等功能。都会在代码中给出。
5. 了解下音视频混合
前面讲到了视频和音频的录制，那么如何将他们混合呢？
同样就我所知目前有两种方法：
- 使用MediaMuxer进行混合。(我们将下这种，也是市面上最常用的)。
- 使用FFmpeg进行混合。(目前不讲，后面添加背景音乐会提到)
1. 了解下MediaMuxer
MediaMuxer官方文档地址
MediaMuxer最多仅支持一个视频track,一个音频的track.如果你想做混音怎么办？用ffmpeg进行混合吧。(目前还在研究FFMPEG这一块，欢迎大家一块来讨论。哈哈哈……)，目前MediaMuxer支持MP4、Webm和3GP文件作为输出。视频编码的主要格式用H.264(AVC)，音频用AAC编码（关于音频你用其他的在IOS端压根就识别不出来，我就踩过这个坑！）。
2. MediaMuxer的工作流程
- 创建MediaMuxer对象。
- 添加媒体通道，并将MediaFormat添加到MediaMuxer中去。
- 通过start()开始混合。
- writeSampleData()方法向mp4文件中写入数据。
- stop()混合关闭并进行资源释放。
官方实例：
MediaMuxer muxer = new MediaMuxer("temp.mp4", OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4);
// More often, the MediaFormat will be retrieved from MediaCodec.getOutputFormat()
// or MediaExtractor.getTrackFormat().
MediaFormat audioFormat = new MediaFormat(...);
MediaFormat videoFormat = new MediaFormat(...);
int audioTrackIndex = muxer.addTrack(audioFormat);
int videoTrackIndex = muxer.addTrack(videoFormat);
ByteBuffer inputBuffer = ByteBuffer.allocate(bufferSize);
boolean finished = false;
BufferInfo bufferInfo = new BufferInfo();
muxer.start();
while(!finished) {
// getInputBuffer() will fill the inputBuffer with one frame of encoded
// sample from either MediaCodec or MediaExtractor, set isAudioSample to
// true when the sample is audio data, set up all the fields of bufferInfo,
// and return true if there are no more samples.
finished = getInputBuffer(inputBuffer, isAudioSample, bufferInfo);
if (!finished) {
int currentTrackIndex = isAudioSample ? audioTrackIndex : videoTrackIndex;
muxer.writeSampleData(currentTrackIndex, inputBuffer, bufferInfo);
}
};
muxer.stop();
muxer.release();
好了，综上所述知识，已经实现了从预览到录制完成的讲解。
这里写图片描述
6. 了解下多段视频拼接合成
多段视频合成这里提供两种方案：
- 使用MediaCodec，MediaExtractor，MediaMuxer.(讲思路)。
- 使用mp4parser合成视频。(将使用)。
- 使用FFMpeg来实现。(音视频这一块找它就没错了，基本没有它实现不了的)。
下面我们主要来讲下两种方式的使用，第一种我们讲思路，第二种讲如何使用？第三个暂时不讲。
1. 讲下如何使用Android原生实现视频合成。
只讲思路及实现步骤，代码在项目中之后给出，目前我还没写进去，原谅我最近偷懒一波。大体思路如下：
- 我们通过MediaExtractor将媒体文件分解并找到轨道及帧数据。
- 将分解后的数据填充到MediaCodec的缓冲区中去。
- 通过MediaMuxer将MediaCodec中的数据和找到的音轨进行混合。
- 遍历第二个视频文件。
差不多就是这样滴，因为这个我是看别人是这么做的，我偷懒用了mp4parser,所以仅能给个位提供思路了，今后有时间再了解下。
这里写图片描述
2. 讲下如何使用mp4parser合成多个视频
上面有提到我现在使用的就是这个，他是开源滴，来来来，点这里给你们传送门。虽然上面对于使用方法都说得很清楚了，虽然我的项目中也会有源代码，但是我还是要把这部分写出来：
/**
* 对Mp4文件集合进行追加合并(按照顺序一个一个拼接起来)
* @param mp4PathList [输入]Mp4文件路径的集合(支持m4a)(不支持wav)
* @param outPutPath [输出]结果文件全部名称包含后缀(比如.mp4)
* @throws IOException 格式不支持等情况抛出异常
*/
public String mergeVideo(List<String> paths, String filePath) {
long begin = System.currentTimeMillis();
List<Movie> movies = new ArrayList<>();
String filePath = "";
if(paths.size() == 1){
return paths.get(0);
}
try {
for (int i = 0; i < paths.size(); i++) {
if(paths != null && paths.get(i) != null) {
Movie movie = MovieCreator.build(paths.get(i));//视频消息实体类
movies.add(movie);
}
}
List<Track> videoTracks = new ArrayList<>();
List<Track> audioTracks = new ArrayList<>();
for (Movie movie : movies) {
for (Track track : movie.getTracks()) {
if ("vide".equals(track.getHandler())) {
videoTracks.add(track);//从Movie对象中取出视频通道
}
if ("soun".equals(track.getHandler())) {
audioTracks.add(track);//Movie对象中得到的音频轨道
}
}
}
Movie result = new Movie();
if (videoTracks.size() > 0) {
// 将所有视频通道追加合并
result.addTrack(new AppendTrack(videoTracks.toArray(new Track[videoTracks.size()])));
}
if (audioTracks.size() > 0) {
// 将所有音频通道追加合并
result.addTrack(new AppendTrack(audioTracks.toArray(new Track[audioTracks.size()])));
}
Container container = new DefaultMp4Builder().build(result);
filePath = getRecorderPath();
FileChannel fc = new RandomAccessFile(String.format(filePath), "rw").getChannel();//合成并输出到指定文件中
container.writeContainer(fc);
fc.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return paths.get(0);
}
long end = System.currentTimeMillis();
return filePath;
}
7. 了解下如何获取视频帧？
先看下我们要实现什么功能，如下：
这里写图片描述
简单分析下，我们现在需要将整个视频的部分帧拿出在下面显示出来，并且添加上面的动态贴纸显示。
1. 如何拿出视频帧？
Android平台下主要有两种拿视频帧的方法：
- 使用ThumbnailUtils,一般用来拿去视频缩略图。
- 使用MediaMetadataRetriever的getFrameAtTime()拿视频帧（我们用的这种方式）。
MediaMetadataRetriever mediaMetadata = new MediaMetadataRetriever();
mediaMetadata.setDataSource(mContext, Uri.parse(mInputVideoPath));
mVideoRotation = mediaMetadata.extractMetadata(MediaMetadataRetriever.METADATA_KEY_VIDEO_ROTATION);
mVideoWidth = Integer.parseInt(mediaMetadata.extractMetadata(MediaMetadataRetriever.METADATA_KEY_VIDEO_WIDTH));
mVideoHeight = Integer.parseInt(mediaMetadata.extractMetadata(MediaMetadataRetriever.METADATA_KEY_VIDEO_HEIGHT));
mVideoDuration = Integer.parseInt(mediaMetadata.extractMetadata(MediaMetadataRetriever.METADATA_KEY_DURATION));
int frameTime = 1000 * 1000;//帧间隔
int frame = mVideoDuration * 1000 / frameTime;//帧总数
mAsyncTask = new AsyncTask<Void, Void, Boolean>() {
@Override
protected Boolean doInBackground(Void... params) {
myHandler.sendEmptyMessage(ClEAR_BITMAP);
for (int x = 0; x < frame; x++) {
//拿到帧图像
Bitmap bitmap = mediaMetadata.getFrameAtTime(frameTime * x, MediaMetadataRetriever.OPTION_CLOSEST_SYNC);
}
mediaMetadata.release();//释放别忘记
return true;
}
@Override
protected void onPostExecute(Boolean result) {
myHandler.sendEmptyMessage(SUBMIT);//所有帧拿完了
}
拿完所有帧，好了，好了，下一个话题。
2. 如何分解Gif图？
看到上面的等撩了么？
这里写图片描述
先说下为什么要将Gif图进行分解操作，因为我在添加动态贴纸的时候是在OpenGl Es的OnDraw方法中通过每次动态修改纹理来达到动态贴纸的效果的。所以必须要将Gif图分解成每帧的形式。怎么将Gif图解析出来呢？Google出来一个工具类GifDecoder！当然，后面我去找了Glide的源码，分析其内部Gif图的显示流程，发现其实原理是一样的。Glide StandardGifDecoder当然，关于Glide的Gif图解析内容还是蛮多的，这里不做分析（没有太过深入研究），今后有时间看能不能写一篇文章专门分析。
当然，关于GifDecoder的代码，这里就不贴出来了，会在项目中给出！当然，现在项目中还没有，因为文章写完，我这个项目肯定写不完的，最近事太多，忙着开产品讨论会，尽量在讨论之前5月25号之前能将项目写完。所以这里还请各位多谅解下。
7. 了解下FFmpeg
参考文章：1.FFmpeg官网2. 官方项目地址github3. [FFmpeg]ffmpeg各类参数说明与使用示例
如果你有接触到音视频开发这一块，肯定听说过FFmpeg这个庞然大物。为什么说庞然大物？因为我最近在学习这个，越学越觉得自己无知。哎，不多说了，我要加班恶补FFMpeg了。
1. 了解下什么是FFmpeg
FFmpeg是一个自由软件，可以运行音频和视频多种格式的录影、转换、流功能[2]，包含了libavcodec——这是一个用于多个项目中音频和视频的解码器库，以及libavformat——一个音频与视频格式转换库。(来源wiki)，简单点可以将FFmpeg理解成音视频处理软件。可以通过输入命令的方式对视频进行任何操作。没错，是任何（一点都不夸张）！
2. 如何在Android下使用FFmpeg
对于FFmpeg,我只想说，我还是个小白，希望各位大大不要在这个问题上抓着我严刑拷打。众所周知的，FFmpge是C实现的，所以生成so文件再调用吧！怎么办？我不会呀？这时候就要去找前人种的树了。这里给一个我参考使用的FFmpeg文件库导入EpMedia，哎，乘凉，感谢这位大大！
这里写图片描述
当然，如果想了解下FFmpeg的编译，可以看下Android最简单的基于FFmpeg的例子(一)---编译FFmpeg类库](http://www.ihubin.com/blog/android-ffmpeg-demo-1/)
如何使用？
//请记住这个cmd，输入命令cmd，我们就等着行了
EpEditor.execCmd(cmd, 0, new OnEditorListener() {
@Override
public void onSuccess() {
}
@Override
public void onFailure() {
}
@Override
public void onProgress(float v) {
}
});
下面是在我的应用中使用到的一些命令：
1. 视频加减速命令：
设置变速值为speed（范围为0.5-2之间）;参数值：setpts= 1/speed;atempo=speed
减速：speed = 0.5;
ffmpeg -i /sdcard/WeiXinRecordedDemo/1515059397193/mergeVideo.mp4 -filter_complex [0:v]setpts=2.000000*PTS[v];[0:a]atempo=0.500000[a] -map [v] -map [a] -y /sdcard/WeiXinRecordedDemo/1515059397193/speedVideo.mp4
加速：speed = 2;
ffmpeg -i /sdcard/WeiXinRecordedDemo/1515118254029/mergeVideo.mp4 -filter_complex [0:v]setpts=0.500000*PTS[v];[0:a]atempo=2.000000[a] -map [v] -map [a] -y /sdcard/WeiXinRecordedDemo/1515118254029/speedVideo.mp4
2. 视频剪切命令：
ffmpeg -i /sdcard/WeiXinRecordedDemo/1515060907399/finish.mp4 -vcodec copy -acodec copy -ss 00:00:00 -t 00:00:01 /sdcard/WeiXinRecordedDemo/1515060907399/1515060998134.mp4
3. 视频压缩命令：
String path = "/storage/emulated/0/ych/123.mp4";
String currentOutputVideoPath = "/storage/emulated/0/ych/video/123456.mp4";
String commands ="-y -i " + path + " -strict-2 -vcodec libx264 -preset ultrafast " +
"-crf 24 -acodec aac -ar 44100 -ac 2 -b:a 96k -s 640x480 -aspect 16:9 " + currentOutputVideoPath;
4.给视频添加背景音乐
ffmpeg -y -i /storage/emulated/0/DCIM/Camera/VID_20180104_121113.mp4 -i /storage/emulated/0/ych/music/A Little Kiss.mp3 -filter_complex [0:a]aformat=sample_fmts=fltp:sample_rates=44100:channel_layouts=stereo,volume=1.0[a0];[1:a]aformat=sample_fmts=fltp:sample_rates=44100:channel_layouts=stereo,volume=0.5[a1];[a0][a1]amix=inputs=2:duration=first[aout] -map [aout] -ac 2 -c:v copy -map 0:v:0 /storage/emulated/0/ych/music/1515468589128.mp4
5. 加字幕
命令：
ffmpeg -i <input> -filter_complex subtitles=filename=<SubtitleName>-y <output>
说明：利用libass来为视频嵌入字幕，字幕是直接嵌入到视频里的硬字幕。
6. 加水印
String mCommands ="-y -i "+ videoPath + " -i " + imagePath + " -filter_complex [0:v]scale=iw:ih[outv0];[1:0]scale=240.0:84.0[outv1];[outv0][outv1]overlay=main_w-overlay_w-10:main_h-overlay_h-10 -preset ultrafast " + outVideoPath;
说明：imagePath为图片路径，overlay=100:100意义为overlay=x:y，在(x,y)坐标处開始加入水印。scale 为图片的缩放比例
左上角：overlay=10:10
右上角：overlay=main_w-overlay_w-10:10
左下角：overlay=10:main_h-overlay_h-10
右下角：overlay=main_w-overlay_w-10:main_h-overlay_h-10
7. 旋转
视频旋转也可以参考使用OpenCV和FastCV,当然前两种是在线处理，如果是视频录制完成，我们可以通过mp4parser进行离线处理。参考博客Android进阶之视频录制播放常见问题
命令：
ffmpeg -i <input> -filter_complex transpose=X -y <output>
说明：transpose=1为顺时针旋转90°，transpose=2逆时针旋转90°。
8. 参考链接及项目
在音视频开发的路上，感谢下面的文章及项目的作者,感谢他们的无私奉献，在前面种好大树，让我们后来者乘凉。
-
拍摄录制功能：1. grafika 2. WeiXinRecordedDemo
-
OpenGL 系列：1. 关于OpenGl的学习：AndroidOpenGLDemo LearnOpenGL-CN 2. 关于滤镜的话：android-gpuimage-plus-masterandroid-gpuimage
-
关于FFmpeg 1.FFmpeg官网2. 官方项目地址github3. [FFmpeg]ffmpeg各类参数说明与使用示例1. ffmpeg-android-java
-
贴纸 1. StickerView
9. 结束语
到这里文章基本上结束了，最后想和各位说的是，实在抱歉，确实最近时间有点紧，每天来公司大部分时间在讨论产品，剩下的一小部分时间不是在路上，就是在吃饭睡觉了。每天能抽半个小时写就很不错了。值得庆幸的是，最终它还是完成了，希望通过本文能给大家带来一些实质性的帮助。本来想多写一点，尽量写详细点，但是精力有限，后面的关于滤镜，美颜，变声，及人脸识别部分的之后会再重新整理。最后，项目地址AndroidCamera，项目还没写完，抱歉，后面完善。
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